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김경홍(Kyoung-Hong Kim),이춘세(Chun-Se Lee),안형준(Hyeong-Joon Ahn) 대한기계학회 2009 大韓機械學會論文集A Vol.33 No.11
This paper presents a finite element (FE) analysis of the torsional rigidity of a two-stage cycloid drive. The cycloid disk makes contact with a number of pin-rollers simultaneously and eccentric shafts transmit not only torque of the spur gear stage to the cycloid disk, but also that of the cycloid disk to the output disk. Contacts between the disk and pin-rollers are simplified as linear spring elements, and the bearing of eccentric shaft is modeled as a rigid ring that has frictional contact to the disk and an elastic support. FE analysis for an ideal solid cycloid drive was performed and verified by a theoretical calculation. Accurate contact forces were then estimated by iterating between FE analysis for contact forces and Hertz theory calculations for nonlinear contact stiffness. In addition, torsional rigidity of the cycloid drive is analyzed to show that the bearing and nonlinear Hertz contact theory should be considered in analysis and design of a cycloid drive, which was verified with experiments. Finally, the effects of contact stiffness, bearing stiffness and cycloid disk structural stiffness according to the cycloid disk rotation on the torsional rigidity were investigated.
공기포일 자기 하이브리드 베어링으로 지지되는 연성축의 무부하 마찰 특성
조성하(Sung Ha Cho),이명기(Myung Ki Lee),이춘세(Chun se Lee),안형준(Hyeong Joon Ahn) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5
본 논문은 공기포일 자기 하이브리드 베어링으로 지지되는 연성축의 무부하 마찰 특성에 관한 연구이다. 먼저 하이브리드 베어링으로 지지되는 연성축 실험장치를 구성하고 구동 시 모터와 하이브리드 베어링의 소요 전류량을 측정하여 자기 베어링, 공기포일 베어링, 하이브리드 베어링으로 지지되는 연성 축의 무부하 마찰 특성을 비교하였다. 실험을 통해 공기포일 베어링보다 하이브리드 베어링으로 지지되었을 때, 저속에서 마찰특성이 향상됨을 검증하였다. 또한, 하이브리드 베어링의 제어 이득 변화와 축의 중심 변화 실험을 수행하여 하이브리드 베어링 내의 자기 베어링과 공기포일 베어링 사이의 하중 분배에 따른 마찰과 진동 특성을 분석하여 하중분배를 통해 진동뿐만 아니라 마찰도 최소화 할 수 있음을 보았다. 마지막으로 회전 속도에 따라 하이브리드 베어링의 자기베어링의 제어 이득, 옵셋 그리고 on-off 시점을 적절히 설정하여 진동과 에너지 소모를 최소화할 수 있음을 확인하였다. This paper studies no-load friction characteristics of a flexible shaft supported by a hybrid air-foil magnetic bearing. First, a flexible shaft test rig equiped with the hybrid bearing is built and no-load friction characteristics of the flexible shaft supported by three bearings: air-foil, magnetic and hybrid bearings are compared by measuring currents of the driving motor and the hybrid bearing. Experimental results show that the friction characteristic of the flexible shaft supported by hybrid bearing is better than the air-foil bearing at low speed. In addition, effects of the load sharing between air-foil and magnetic bearings are investigated by changing the control gain and the rotor center position of the hybrid bearing, which shows that the vibration as well as friction can be minimized. Finally, vibration and energy consumption of the hybrid bearing is shown to be minimized if control gain, position offset and the on-off period of the magnetic bearing is adjusted properly according to the rotating speed of the shaft.